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KR102564734B1 - 레이저를 이용한 유도 무기 무력화 시스템 및 유도 무기 무력화 방법 - Google Patents

레이저를 이용한 유도 무기 무력화 시스템 및 유도 무기 무력화 방법 Download PDF

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KR102564734B1
KR102564734B1 KR1020210097578A KR20210097578A KR102564734B1 KR 102564734 B1 KR102564734 B1 KR 102564734B1 KR 1020210097578 A KR1020210097578 A KR 1020210097578A KR 20210097578 A KR20210097578 A KR 20210097578A KR 102564734 B1 KR102564734 B1 KR 102564734B1
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KR
South Korea
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laser
guided weapon
guided
precision
weapon
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김홍락
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엘아이지넥스원 주식회사
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Abstract

레이저를 이용한 유도 무기 무력화 시스템 및 유도 무기 무력화 방법이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 유도 무기 무력화 시스템은 호밍 센서를 포함하는 유도 무기에 대한 영상 신호를 획득하고, 영상 신호에 기초하여 유도 무기를 추적하기 위한 추적 정보를 생성하는 영상 획득 장치; 유도 무기의 호밍 센서에 대해 대즐링 또는 블라인딩 중 적어도 하나를 수행하기 위한 레이저를 유도 무기로 송출하는 레이저 장치; 추적 정보에 기초하여 레이저 장치를 유도 무기로 정밀 지향시키는 정밀 지향 장치; 및 유도 무기의 영상을 지속적으로 획득하여 추적 정보를 생성하도록 영상 획득 장치를 제어하고, 레이저 장치가 유도 무기로 정밀 지향하도록 정밀 지향 장치를 제어하며, 레이저를 송출하도록 레이저 장치를 제어하는 시스템 운용 장치를 포함할 수 있다.

Description

레이저를 이용한 유도 무기 무력화 시스템 및 유도 무기 무력화 방법{GUIDED MISSILE NEUTRALIZATION SYSTEM AND GUIDED MISSILE NEUTRALIZATION METHOD USING LASER}
본 발명은 레이저를 이용한 유도 무기 무력화 시스템 및 유도 무기 무력화 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유도 무기에는 표적을 탐지 및 추적하기 위한 적외선 영상 센서 기반 호밍 센서가 탑재되어 있다. 적외선 영상 센서 기반 호밍 센서는 다양한 영상 처리와 AI 기술을 토대로 표적을 식별하고, 표적을 탐지 및 추적하는데 매우 탁월하다.
한편, 군사용 항공기, 함정 등에는 다양한 형태의 유도 무기를 유인하기 위해 사용되는 유도체가 구비되어 있다. 가장 흔하게 사용되는 유도체로서 플래어가 사용되고 있다.
그러나, 최근에는 유도 무기에 이중 센서를 적용하고 있어 매우 넓은 파장 대역을 통해 플래어의 동작 시에도 표적을 탐지 추적이 가능하도록 설계되고 있다. 이로 인해, 이중 센서를 통해 획득된 신호를 넓은 파장으로 보면 플래어의 파장 외에서 표적(예를 들어, 함정)의 영상을 확인할 수 있기 때문에, 멀티센서 또는 광대역 다중 센서 기반의 호밍 센서를 기만시키기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 레이저를 이용하여 유도 무기의 호밍 센서에 대해 대즐링 또는 블라인딩 중 적어도 하나를 수행하는 유도 무기 무력화 시스템 및 유도 무기 무력화 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유도 무기 무력화 시스템이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 유도 무기 무력화 시스템은 호밍 센서를 포함하는 유도 무기에 대한 영상 신호를 획득하고, 상기 영상 신호에 기초하여 상기 유도 무기를 추적하기 위한 추적 정보를 생성하는 영상 획득 장치; 상기 유도 무기의 호밍 센서에 대해 대즐링 또는 블라인딩 중 적어도 하나를 수행하기 위한 레이저를 상기 유도 무기로 송출하는 레이저 장치; 상기 레이저 장치에 연결되고, 상기 추적 정보에 기초하여 상기 레이저 장치를 상기 유도 무기로 정밀 지향시키는 정밀 지향 장치; 및 상기 영상 획득 장치, 상기 레이저 장치 및 상기 정밀 지향 장치에 연결되고, 상기 유도 무기의 영상을 지속적으로 획득하여 상기 추적 정보를 생성하도록 상기 영상 획득 장치를 제어하고, 상기 레이저 장치가 상기 유도 무기로 정밀 지향하도록 상기 정밀 지향 장치를 제어하며, 상기 레이저를 송출하도록 상기 레이저 장치를 제어하는 시스템 운용 장치를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 추적 정보는 상기 유도 무기의 각도, 속도 및 방향에 관한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저는 가시광 레이저 및 적외선 레이저를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 영상 획득 장치는 상기 유도 무기를 실시간으로 추적하면서 상기 유도 무기에 대한 영상 신호를 획득하는 카메라 모듈; 상기 카메라 모듈에 연결되고, 상기 영상 신호에 신호 처리를 수행하여 상기 추적 정보를 생성하는 신호 처리 모듈; 및 상기 유도 무기를 실시간으로 추적하도록 상기 카메라 모듈의 초점을 가변적으로 제어하는 가변 초점 제어 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 카메라 모듈은 EOTS(electro-optical tracking system) 카메라를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저 장치는 상기 레이저를 생성하는 레이저 생성 모듈; 상기 레이저의 빔폭을 확대시켜 상기 유도 무기로 송출하는 레이저 전송 망원경; 및 상기 레이저 생성 모듈에 의해 생성된 상기 레이저를 상기 레이저 전송 망원경으로 전송하는 전송 광학계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저 생성 모듈은 상기 레이저로서 적외선 레이저를 생성하는 제1 레이저 생성부; 및 상기 레이저로서 가시광 레이저를 생성하는 제2 레이저 생성부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저 전송 망원경은 상기 전송 광학계로부터 제공되는 상기 레이저를 반사시키는 부경; 및 상기 부경에 의해 반사된 상기 레이저의 빔폭을 확대시켜 송출하는 주경을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저 전송 망원경은 사전 설정된 배율의 비축 반사식 망원경을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 정밀 지향 장치는 상기 레이저 장치에 연결되고 상기 레이저 장치를 상기 유도 무기의 방향으로 정밀 지향시키는 정밀 지향 마운트; 및 상기 정밀 지향 마운트에 연결되고 상기 추적 정보에 기초하여 상기 정밀 지향 마운트의 정밀 지향을 제어하는 마운트 구동 제어 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 정밀 지향 마운트는 천정 지향이 가능한 2축 김발 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 정밀 지향 마운트는 직구동 모터 및 정밀 엔코더를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저 장치는 나노초 펄스 레이저를 주기적으로 생성하여 송출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시스템 운영 장치는 상기 추적 정보에 기초하여 상기 유도 무기가 사전 설정된 거리 이내로 근접하였는지 여부를 판단하고, 상기 유도 무기가 사전 설정된 거리 이내로 근접하지 않은 것으로 판단되면, 상기 유도 무기의 호밍 센서에 대해 상기 대즐링을 수행하기 위한 레이저의 송출을 제어하는 제1 제어 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 시스템 운영 장치는 상기 유도 무기가 사전 설정된 거리 이내로 근접한 것으로 판단되면 상기 유도 무기의 호밍 센서에 대해 상기 블라인딩을 수행하기 위한 레이저의 송출을 제어하는 제2 제어 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 블라인딩을 수행하기 위한 레이저는 상기 대즐링을 수행하기 위한 레이저보다 높은 에너지를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유도 무기 무력화 시스템에서의 유도 무기 무력화 방법이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 유도 무기 무력화 방법은 상기 유도 무기 무력화 시스템의 영상 획득 장치에서, 호밍 센서를 포함하는 유도 무기에 대한 영상 신호에 기초하여 상기 유도 무기를 추적하기 위한 추적 정보를 생성하는 단계; 상기 유도 무기 무력화 시스템의 정밀 지향 장치에서, 상기 추적 정보에 기초하여 상기 유도 무기 무력화 시스템의 레이저 장치를 상기 유도 무기로 정밀 지향시키는 단계; 및 상기 레이저 장치에서, 상기 유도 무기의 호밍 센서에 대해 대즐링 또는 블라인딩 중 적어도 하나를 수행하기 위한 레이저를 상기 유도 무기로 송출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 추적 정보는 상기 유도 무기의 각도, 속도 및 방향에 관한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저는 가시광 레이저 및 적외선 레이저를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유도 무기를 추적하기 위한 추적 정보를 생성하는 단계는 상기 유도 무기를 실시간으로 추적하도록 상기 영상 획득 장치의 초점을 가변적으로 제어하는 단계; 상기 유도 무기를 실시간으로 추적하면서 상기 유도 무기에 대한 영상 신호를 획득하는 단계; 상기 영상 신호에 신호 처리를 수행하여 상기 추적 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저 장치를 상기 유도 무기로 정밀 지향시키는 단계는 천정 지향이 가능한 2축 김발 구조를 갖는 정밀 지향 마운트를 이용하여 상기 레이저 장치를 상기 유도 무기의 방향으로 정밀 지향시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저를 상기 유도 무기로 송출하는 단계는 나노초 펄스 레이저를 주기적으로 생성하여 송출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저를 상기 유도 무기로 송출하는 단계는 상기 유도 무기 무력화 시스템의 시스템 운영 장치에서, 상기 추적 정보에 기초하여 상기 유도 무기가 사전 설정된 거리 이내로 근접하였는지 여부를 판단하는 단계; 상기 시스템 운영 장치에서, 상기 유도 무기가 사전 설정된 거리 이내로 근접하지 않은 것으로 판단되면, 상기 유도 무기의 호밍 센서에 대해 상기 대즐링을 수행하기 위한 레이저의 송출을 제어하는 제1 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 레이저 장치에서, 상기 제1 제어 신호에 따라 상기 레이저를 생성하여 송출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저를 상기 유도 무기로 송출하는 단계는 상기 시스템 운영 장치에서, 상기 유도 무기가 상기 사전 설정된 거리 이내로 근접한 것으로 판단되면, 상기 유도 무기의 호밍 센서에 대해 상기 블라인딩을 수행하기 위한 레이저의 송출을 제어하는 제2 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 레이저 장치에서, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 레이저를 생성하여 송출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 블라인딩을 수행하기 위한 레이저는 상기 대즐링을 수행하기 위한 레이저보다 높은 에너지를 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 레이저를 이용하여 유도 무기의 영상 센서(예를 들어, 적외선 호밍 센서 및/또는 가시광 호밍 센서)에 대해 대즐링 또는 블라인딩 중 적어도 하나를 수행할 수 있어, 유도 무기를 무력화시킬 수 있다.
또한, 천정 지향이 가능하여 ASBM(anti-ship ballistic missile)에 탑재된 적외선 및 가시광 영상 센서(호밍 센서)에 대해 대즐링 또는 블라인딩 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
또한, 정밀 구동을 위해 직구동 모터 및 정밀 엔코더를 적용함으로써, 레이저 장치를 빠르게 이동하는 유도 무기의 방향으로 신속하게 그리고 정밀하게 지향시킬 수 있다.
또한, 레이저를 송출하는 레이저 전송 망원경에 대해 비구면을 적용하여 레이저 전송 망원경의 구조를 경량으로 설계할 수 있을 뿐만 아니라, 비축광학계의 설계를 통해 레이저의 손실을 최소화시킬 수 있다.
또한, 레이저의 발사각을 작게 하여 대즐링 효과를 증대시킬 수 있으며, 레이저가 유도 무기의 영상 센서(호밍 센서)에 입사되도록 정밀 추적 및 정밀 지향을 수행할 수 있다.
더욱이, 유도 무기의 영상 센서(호밍 센서)의 파장을 고려하여, 가시광 대역의 레이저와 적외선 대역의 레이저를 이용할 수 있어, 이중 센서가 탑재된 유도 무기에 대해서도 무력화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 무기 무력화 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정밀 지향 마운트를 나타낸 도면이다.
도 4는 레이저로서 CW 신호를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노초 펄스 레이저를 나타낸 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노초 펄스 레이저에 의한 포화를 나타낸 도면이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노초 펄스 레이저에 의한 어둠을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 무기 무력화 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 발명에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 발명에 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 발명에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 발명에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 용어 "부"는, 소프트웨어, 또는 FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 그러나, "부"는 하드웨어 및 소프트웨어에 한정되는 것은 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스, 함수, 속성, 프로시저, 서브루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 어레이 및 변수를 포함한다. 구성요소와 "부" 내에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 "부"로 결합되거나 추가적인 구성요소와 "부"로 분리될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 "~에 기초하여"라는 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 기술되는, 결정 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 하나 이상의 인자를 기술하는데 사용되며, 이 표현은 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 추가적인 인자를 배제하지 않는다.
본 발명에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 무기 무력화 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 유도 무기 무력화 시스템(100)은 영상 획득 장치(110), 레이저 장치(120), 정밀 지향 장치(130) 및 시스템 운용 장치(140)를 포함할 수 있다. 또한, 유도 무기 무력화 시스템(100)은 전원 공급 장치(150)를 더 포함할 수 있다.
영상 획득 장치(110)는 대상체에 대한 영상 신호를 획득하고, 획득된 영상 신호에 신호 처리를 수행하여 유도 무기를 추적하기 위한 추적 정보를 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 영상 획득 장치(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 카메라 모듈(111), 신호 처리 모듈(112) 및 가변 초점 제어 모듈(113)을 포함할 수 있다.
카메라 모듈(111)은 실시간으로 유도 무기를 추적하면서 유도 무기에 대한 영상 신호를 획득할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 카메라 모듈(111)은 EOTS(electro-optical tracking system) 카메라를 포함할 수 있다.
신호 처리 모듈(112)은 카메라 모듈(111)에 연결될 수 있다. 신호 처리 모듈(112)은 카메라 모듈(111)로부터 영상 신호를 수신하고, 수신된 영상 신호에 신호 처리를 수행하여 추적 정보를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 추적 정보는 유도 무기의 각도, 속도 및 거리에 관한 정보를 포함할 수 있다.
가변 초점 제어 모듈(113)은 카메라 모듈(111) 및 신호 처리 모듈(112)에 연결될 수 있다. 가변 초점 제어 모듈(113)은 실시간으로 유도 무기를 추적하기 위하여 카메라 모듈(111)의 초점을 가변적으로 제어할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 처리 모듈(112)로부터 추적 정보를 수신하고, 수신된 추적 정보에 기초하여 카메라 모듈(111)의 초점을 가변적으로 제어할 수 있다.
레이저 장치(120)는 유도 무기의 호밍 센서에 대해 대즐링 또는 블라인딩 중 적어도 하나를 수행하기 위한 레이저를 유도 무기로 송출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 레이저는 가시광 레이저 및 적외선 레이저를 포함할 수 있다.
정밀 지향 장치(130)는 레이저 장치(120)에 연결될 수 있다. 정밀 지향 장치(130)는 영상 획득 장치(110)에 의해 생성된 추적 정보에 기초하여 레이저 장치(120)를 유도 무기의 방향으로 정밀 지향시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 정밀 지향 장치(130)는 유도 무기의 호밍 센서에 대해 대즐링 및 블라인딩을 수행하기 위해 레이저 장치(120)가 유도 무기의 호밍 센서와 동일한 각도가 되도록 레이저 장치(120)를 정밀 지향시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 정밀 지향 장치(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 정밀 지향 마운트(131) 및 마운트 구동 제어 모듈(132)을 포함할 수 있다.
정밀 지향 마운트(131)는 레이저 장치(120)에 연결되어 레이저 장치(120)를 유도 무기의 방향으로 정밀 지향시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 정밀 지향 마운트(131)는 천정 지향이 가능한 2축 김발 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 정밀 지향 마운트(131)는 정밀 구동을 위한 직구동 모터(도시하지 않음) 및 정밀 엔코더(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
종래에는 고각-방위각의 지향 마운트가 사용되고 있다. 이로 인해, 천정 부근의 유도 무기를 탐지할 수 없는 문제점이 있다. 그러나, 일 실시예에 따른 정밀 지향 마운트(131)는 고각-고각의 지향 마운트이므로, 천정 부근의 정밀 추적 및 대즐링이 가능하다.
마운트 구동 제어 모듈(132)은 정밀 지향 마운트(131)에 연결될 수 있다. 마운트 구동 제어 모듈(132)은 영상 획득 장치(110)에 의해 생성된 추적 정보에 기초하여 정밀 지향 마운트(131)의 정밀 지향을 제어할 수 있다.
영상 획득 장치(110)로부터 실시간으로 추적 정보를 수신하고, 수신된 추적 정보에 기초하여 레이저 장치(120)를 유도 무기의 방향으로 신속하고 정확하게 정밀 지향시킬 수 있다.
시스템 운용 장치(140)는 영상 획득 장치(110), 레이저 장치(120) 및 정밀 지향 장치(130)에 연결되어, 영상 획득 장치(110), 레이저 장치(120) 및 정밀 지향 장치(130)의 동작을 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 시스템 운용 장치(140)는 영상 획득 장치(110)가 유도 무기를 지속적으로 지향하면서 유도 무기를 추적하도록 제어하며, 유도 무기의 추적에 따라 레이저 장치(120)가 유도 무기를 지향하도록 정밀 지향 장치(130)를 제어할 수 있다. 또한, 시스템 운용 장치(140)는 레이저 장치(120)가 레이저를 송출하도록 레이더 장치(120)를 제어할 수 있다.
전원 공급 장치(150)는 유도 무기 무력화 시스템(100)을 구동시키는데 필요한 전원을 공급할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 전원 공급 장치(150)는 영상 획득 장치(110), 레이저 장치(120), 정밀 지향 장치(130) 및 시스템 운용 장치(140) 각각에 전원을 공급할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 레이저 장치(120)는 레이저 생성 모듈(210), 레이저 전송 망원경(220) 및 전송 광학계(230)를 포함할 수 있다.
레이저 생성 모듈(210)은 레이저를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 레이저 생성 모듈(210)은 도 2a에 도시된 바와 같이, 레이저로서 적외선 레이저를 생성하는 제1 레이저 생성부(211) 및 레이저로서 가시광 레이저를 생성하는 제2 레이저 생성부(212)를 포함할 수 있다.
레이저 전송 망원경(220)은 레이저 생성 모듈(210)에 의해 생성된 레이저의 빔폭을 확대시켜 유도 무기로 송출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 레이저 전송 망원경(220)은 전송 광학계(230)로부터 제공되는 레이저를 반사시키는 부경(221) 및 부경(221)에 의해 반사된 레이저의 빔폭을 확대시켜 송출하는 주경(222)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 레이저 전송 망원경(220)은 사전 설정된 배율의 비축 반사식 망원경일 수 있다. 예를 들면, 사전 설정된 배율은 20배율일 수 있다. 그러나, 사전 설정된 배율은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에 있어서, 부경(221)은 30mm의 비축 포물면 반사경을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 주경(222)은 600mm 이상의 포물면 반사경을 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 비축 포물면 반사경의 설계에 의해 부경(221)에 의한 레이저의 손실을 제거할 수 있으며, 포물면 반사경의 설계에 의해 공간을 최소화할 수 있다. 또한, 주경(222)의 포물면 반사경을 600mm 이상으로 설계함으로써 고배율 설계를 통한 경량화를 실현할 수 있다.
전송 광학계(230)는 레이저 생성 모듈(210) 및 레이저 전송 망원경(220)에 연결될 수 있다. 전송 광학계(230)는 레이저 생성 모듈(210)에 의해 생성된 레이저를 레이저 전송 망원경(220)으로 전송할 수 있다.
이와 같이, 1개의 레이저 파장을 전송 광학계를 통해 전송하는 종래의 기술과는 달리, 본 실시예에서는 2개의 레이저를 적용함으로써, 적외선 영상 센서(즉, 호밍 센서) 또는 가시광 영상 센서 중 적어도 하나의 영상 센서를 포함하는 유도 무기에 대응할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정밀 지향 마운트를 나타낸 도면이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 정밀 지향 마운트(131)는 직구동 고각 모터(도시하지 않음)로 설계되어 정밀 추적이 가능하다. 일 실시예에 있어서, 정밀 지향 마운트(131)는 정밀 추적을 위해 0.1deg/sec로 이동될 수 있다. 또한, 정밀 지향 마운트(131)는 직구동 고각 모터의 프레임이 제거된다. 따라서, 종래의 프레임이 있는 모터에 비해, 정밀 지향 마운트(131)의 설계가 용이할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 정밀 지향 마운트(131)는 4점 접촉 볼 베어링으로 설계될 수 있다. 따라서, 2점 접촉 볼 베어링으로 설계되는 지향 마운트에 비해 크기가 증가하지만, 높은 축 부하(axial load)를 견딜 수 있다.
일 실시예에 있어서, 정밀 지향 마운트(131)는 비접촉식인 광학식 엔코더로 설계될 수 있다. 따라서, 포텐시오미터 등 접촉식 각도 센서로 설계되는 종래의 지향 마운트에 비해 정밀한 각도 센싱이 가능하다.
도 4는 레이저로서 CW 신호를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노초 펄스 레이저를 나타낸 도면이다. 일반적으로, 유도 무기가 호밍 센서를 통해 영상을 획득하고 획득된 영상을 이용하여 표적을 추적하는데 소요되는 시간이 존재한다. 이때, 유도 무기는 호밍 센서를 통해 획득된 영상이 어두우면 검출기의 적분시간을 조정하여 영상이 밝아지도록 영상을 조정하고, 획득된 영상이 너무 밝으면 검출기의 적분시간을 감소시켜 영상의 밝기를 조정하게 된다. 이와 같이, 유도 무기에서 영상의 밝기를 조정하는데 소요되는 주기가 존재하게 된다. 이 주기 동안에 레이저를 온/오프하게 되면 유도 무기의 적분 시간의 조정, 즉 이득을 조정하더라도 표적의 추적에 사용할 만한 영상을 얻기 힘들어진다.
일 실시예에 있어서, 레이저 장치(120)의 레이저 생성 레이저 생성 모듈(210)은 나노초 펄스 레이저를 생성하고, 생성된 펄스 레이저를 고출력으로 송출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 레이저 장치(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 CW 신호를 온/오프할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 레이저 장치(120)는 도 5에 도시된 바와 같이 나노초 펄스 레이저를 주기적으로 생성하여 송출할 수 있다. 예를 들면, 레이저 장치(120)는 10ns의 폭을 갖는 나노초 펄스 레이저를 주기적으로 생성하여 송출할 수 있다. 여기서, 레이저 펄스폭(10ms) 및 송신 주기는 유도 무기에 따라 소프트웨어적으로 다양하게 변경될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 유도 무기의 호밍 센서를 무력화시키기 위해서는 CW 신호를 온/오프하는 것보다 나노초 펄스 레이저를 주기적으로 송신하는 것이 더 효과적일 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노초 펄스 레이저에 의한 포화를 나타낸 도면이고, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노초 펄스 레이저에 의한 어둠을 나타낸 도면이다. 나노초 펄스 레이저가 유도 무기의 호밍 센서로 송출되면, 유도 무기는 나노초 펄스 레이저의 에너지에 의해 자동 이득 조정을 수행하여 포화를 방지하는 동작을 수행하게 되지만, 도 6a에 도시된 바와 같은 포화 및 도 6b에 도시된 바와 같은 어둠이 반복된다. 따라서, 유도 무기의 호밍 센서는 센서로서의 역할을 수행하지 못하게 되어 표적을 식별할 수 없게 된다.
본 발명에 도시된 흐름도에서 프로세스 단계들, 방법 단계들, 알고리즘들 등이 순차적인 순서로 설명되었지만, 그러한 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들은 임의의 적합한 순서로 작동되도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 다양한 실시예들에서 설명되는 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들의 단계들이 본 발명에서 기술된 순서로 수행될 필요는 없다. 또한, 일부 단계들이 비동시적으로 수행되는 것으로서 설명되더라도, 다른 실시예에서는 이러한 일부 단계들이 동시에 수행될 수 있다. 또한, 도면에서의 묘사에 의한 프로세스의 예시는 예시된 프로세스가 그에 대한 다른 변화들 및 수정들을 제외하는 것을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스 또는 그의 단계들 중 임의의 것이 본 발명의 다양한 실시예들 중 하나 이상에 필수적임을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스가 바람직하다는 것을 의미하지 않는다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 무기 무력화 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 단계 S702에서, 영상 획득 장치(110)는 유도 무기에 대한 추적 정보를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 영상 획득 장치(110)는 유도 무기체에 대한 영상 신호를 획득하고, 획득된 영상 신호에 신호 처리를 수행하여 유도 무기의 추적 정보를 생성할 수 있다.
단계 S704에서, 정밀 지향 장치(120)는 추적 정보에 기초하여 레이저 장치(130)의 정밀 지향을 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 정밀 지향 장치(120)는 추적 정보에 기초하여 레이저 장치(120)를 유도 무기의 방향으로 정밀 지향시킬 수 있다.
단계 S706에서, 레이저 장치(120)는 유도 무기의 호밍 센서에 대해 대즐링 또는 블라인딩 중 적어도 하나를 수행하기 위한 레이저를 유도 무기의 호밍 센서로 송출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 시스템 운용 장치(140)는 추적 정보에 기초하여 유도 무기가 사전 설정된 거리 이내로 근접하였는지 여부를 판단할 수 있다. 유도 무기가 사전 설정된 거리 이내로 근접하지 않은 것으로 판단되면, 시스템 운용 장치(140)는 유도 무기의 호밍 센서에 대해 대즐링을 수행하기 위한 레이저의 송출을 제어하는 제어 신호(이하, "제1 제어 신호"라 함)를 생성할 수 있다. 따라서, 레이저 장치(120)는 제1 제어 신호에 따라 대즐링을 수행하기 위한 레이저를 생성하여 송출할 수 있다. 한편, 유도 무기가 사전 설정된 거리 이내로 근접한 것으로 판단되면, 시스템 운용 장치(140)는 유도 무기의 호밍 센서에 대해 블라인딩을 수행하기 위한 레이저의 송출을 제어하는 제어 신호(이하, "제2 제어 신호"라 함)를 생성할 수 있다. 따라서, 레이저 장치(120)는 제2 제어 신호에 따라 블라인딩을 수행하기 위한 레이저를 생성하여 송출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 블라인딩을 수행하기 위한 레이저는 유도 무기의 호밍 센서를 파괴시키기 위해 대즐링을 수행하기 위한 레이저보다 높은 에너지를 가질 수 있다.
위 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 위 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 위 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 발명의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100: 유도 무기 무력화 시스템, 110: 영상 획득 장치, 111: 카메라 모듈, 112: 신호 처리 모듈, 113: 가변 초점 제어 모듈, 120: 레이저 장치, 130: 정밀 지향 장치, 131: 정밀 지향 마운트, 132: 마운트 구동 제어 모듈, 140: 시스템 운용 장치, 150: 전원 공급 장치, 210: 레이저 생성 모듈, 220: 레이저 전송 망원경, 230: 전송 광학계

Claims (25)

  1. 유도 무기 무력화 시스템으로서,
    호밍 센서를 포함하는 유도 무기에 대한 영상 신호를 획득하고, 상기 영상 신호에 기초하여 상기 유도 무기를 추적하기 위한 추적 정보를 생성하는 영상 획득 장치;
    상기 유도 무기의 호밍 센서에 대해 대즐링 또는 블라인딩 중 적어도 하나를 수행하기 위한 레이저를 상기 유도 무기로 송출하는 레이저 장치;
    상기 레이저 장치에 연결되고, 상기 추적 정보에 기초하여 상기 레이저 장치를 상기 유도 무기로 정밀 지향시키는 정밀 지향 장치; 및
    상기 영상 획득 장치, 상기 레이저 장치 및 상기 정밀 지향 장치에 연결되고, 상기 유도 무기의 영상을 지속적으로 획득하여 상기 추적 정보를 생성하도록 상기 영상 획득 장치를 제어하고, 상기 레이저 장치가 상기 유도 무기로 정밀 지향하도록 상기 정밀 지향 장치를 제어하며, 상기 레이저를 송출하도록 상기 레이저 장치를 제어하는 시스템 운용 장치를 포함하고,
    상기 영상 획득 장치는
    상기 유도 무기를 실시간으로 추적하면서 상기 유도 무기에 대한 영상 신호를 획득하는 카메라 모듈;
    상기 카메라 모듈에 연결되고, 상기 영상 신호에 신호 처리를 수행하여 상기 추적 정보를 생성하는 신호 처리 모듈; 및
    상기 유도 무기를 실시간으로 추적하도록 상기 카메라 모듈의 초점을 가변적으로 제어하는 가변 초점 제어 모듈
    을 포함하는 유도 무기 무력화 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추적 정보는 상기 유도 무기의 각도, 속도 및 방향에 관한 정보를 포함하는 유도 무기 무력화 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 레이저는 가시광 레이저 및 적외선 레이저를 포함하는 유도 무기 무력화 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 카메라 모듈은 EOTS(electro-optical tracking system) 카메라를 포함하는 유도 무기 무력화 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 레이저 장치는
    상기 레이저를 생성하는 레이저 생성 모듈;
    상기 레이저의 빔폭을 확대시켜 상기 유도 무기로 송출하는 레이저 전송 망원경; 및
    상기 레이저 생성 모듈에 의해 생성된 상기 레이저를 상기 레이저 전송 망원경으로 전송하는 전송 광학계
    를 포함하는 유도 무기 무력화 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 레이저 생성 모듈은
    상기 레이저로서 적외선 레이저를 생성하는 제1 레이저 생성부; 및
    상기 레이저로서 가시광 레이저를 생성하는 제2 레이저 생성부
    를 포함하는 유도 무기 무력화 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 레이저 전송 망원경은
    상기 전송 광학계로부터 제공되는 상기 레이저를 반사시키는 부경; 및
    상기 부경에 의해 반사된 상기 레이저의 빔폭을 확대시켜 송출하는 주경
    을 포함하는 유도 무기 무력화 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 레이저 전송 망원경은 사전 설정된 배율의 비축 반사식 망원경을 포함하는 유도 무기 무력화 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 정밀 지향 장치는
    상기 레이저 장치에 연결되고 상기 레이저 장치를 상기 유도 무기의 방향으로 정밀 지향시키는 정밀 지향 마운트; 및
    상기 정밀 지향 마운트에 연결되고 상기 추적 정보에 기초하여 상기 정밀 지향 마운트의 정밀 지향을 제어하는 마운트 구동 제어 모듈
    을 포함하는 유도 무기 무력화 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 정밀 지향 마운트는 천정 지향이 가능한 2축 김발 구조를 갖는 유도 무기 무력화 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 정밀 지향 마운트는 직구동 모터 및 정밀 엔코더를 포함하는 유도 무기 무력화 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 레이저 장치는 나노초 펄스 레이저를 주기적으로 생성하여 송출하는 유도 무기 무력화 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 시스템 운용 장치는
    상기 추적 정보에 기초하여 상기 유도 무기가 사전 설정된 거리 이내로 근접하였는지 여부를 판단하고,
    상기 유도 무기가 사전 설정된 거리 이내로 근접하지 않은 것으로 판단되면, 상기 유도 무기의 호밍 센서에 대해 상기 대즐링을 수행하기 위한 레이저의 송출을 제어하는 제1 제어 신호를 생성하는 유도 무기 무력화 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 시스템 운용 장치는 상기 유도 무기가 사전 설정된 거리 이내로 근접한 것으로 판단되면 상기 유도 무기의 호밍 센서에 대해 상기 블라인딩을 수행하기 위한 레이저의 송출을 제어하는 제2 제어 신호를 생성하는 유도 무기 무력화 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 블라인딩을 수행하기 위한 레이저는 상기 대즐링을 수행하기 위한 레이저보다 높은 에너지를 갖는 유도 무기 무력화 시스템.
  17. 유도 무기 무력화 시스템에서의 유도 무기 무력화 방법으로서,
    상기 유도 무기 무력화 시스템의 영상 획득 장치에서, 호밍 센서를 포함하는 유도 무기에 대한 영상 신호에 기초하여 상기 유도 무기를 추적하기 위한 추적 정보를 생성하는 단계;
    상기 유도 무기 무력화 시스템의 정밀 지향 장치에서, 상기 추적 정보에 기초하여 상기 유도 무기 무력화 시스템의 레이저 장치를 상기 유도 무기로 정밀 지향시키는 단계; 및
    상기 레이저 장치에서, 상기 유도 무기의 호밍 센서에 대해 대즐링 또는 블라인딩 중 적어도 하나를 수행하기 위한 레이저를 상기 유도 무기로 송출하는 단계를 포함하고,
    상기 유도 무기를 추적하기 위한 추적 정보를 생성하는 단계는
    상기 유도 무기를 실시간으로 추적하도록 상기 영상 획득 장치의 초점을 가변적으로 제어하는 단계;
    상기 유도 무기를 실시간으로 추적하면서 상기 유도 무기에 대한 영상 신호를 획득하는 단계;
    상기 영상 신호에 신호 처리를 수행하여 상기 추적 정보를 생성하는 단계
    를 포함하는 유도 무기 무력화 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 추적 정보는 상기 유도 무기의 각도, 속도 및 방향에 관한 정보를 포함하는 유도 무기 무력화 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 레이저는 가시광 레이저 및 적외선 레이저를 포함하는 유도 무기 무력화 방법.
  20. 삭제
  21. 제17항에 있어서, 상기 레이저 장치를 상기 유도 무기로 정밀 지향시키는 단계는
    천정 지향이 가능한 2축 김발 구조를 갖는 정밀 지향 마운트를 이용하여 상기 레이저 장치를 상기 유도 무기의 방향으로 정밀 지향시키는 단계
    를 포함하는 유도 무기 무력화 방법.
  22. 제17항에 있어서, 상기 레이저를 상기 유도 무기로 송출하는 단계는
    나노초 펄스 레이저를 주기적으로 생성하여 송출하는 단계
    를 포함하는 유도 무기 무력화 방법.
  23. 제17항에 있어서, 상기 레이저를 상기 유도 무기로 송출하는 단계는
    상기 유도 무기 무력화 시스템의 시스템 운용 장치에서, 상기 추적 정보에 기초하여 상기 유도 무기가 사전 설정된 거리 이내로 근접하였는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 시스템 운용 장치에서, 상기 유도 무기가 사전 설정된 거리 이내로 근접하지 않은 것으로 판단되면, 상기 유도 무기의 호밍 센서에 대해 상기 대즐링을 수행하기 위한 레이저의 송출을 제어하는 제1 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 레이저 장치에서, 상기 제1 제어 신호에 따라 상기 레이저를 생성하여 송출하는 단계
    를 포함하는 유도 무기 무력화 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 레이저를 상기 유도 무기로 송출하는 단계는
    상기 시스템 운용 장치에서, 상기 유도 무기가 상기 사전 설정된 거리 이내로 근접한 것으로 판단되면, 상기 유도 무기의 호밍 센서에 대해 상기 블라인딩을 수행하기 위한 레이저의 송출을 제어하는 제2 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 레이저 장치에서, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 레이저를 생성하여 송출하는 단계
    를 포함하는 유도 무기 무력화 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 블라인딩을 수행하기 위한 레이저는 상기 대즐링을 수행하기 위한 레이저보다 높은 에너지를 갖는 유도 무기 무력화 방법.
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